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1、沈阳航空航天大学 夹套罐设计 -第 1 页1 设计说明压 力 容 器 泛 指 承 受 介 质 压 力 的 密 闭 容 器 。 本 次 课 程 设 计 中 的 压 力 容 器 是 高 效 酒精 回 收 装 置 中 的 夹 套 罐 。 夹 套 罐 由 内 外 两 个 容 器 套 在 一 起 构 成 ， 内 置 容 器 是 由 竖直 圆 筒 和 上 下 两 个 椭 球 封 头 组 成 的 罐 体 ； 在 罐 体 的 外 面 有 一 个 比 罐 体 稍 大 的 夹 套容 器 ， 夹 套 下 部 是 一 个 椭 球 封 头 ， 上 部 在 适 当 高 度 采 用 圆 弧 过 渡 结 构 与 罐 体 连
2、接 。在 罐 体 和 夹 套 之 间 形 成 一 个 50mm 左 右 的 间 隔 。1.1 工作原理罐 体 盛 装 酒 精 溶 液 ， 罐 体 上 部 安 装 有 搅 拌 装 置 ， 使 酒 精 溶 液 在 加 热 过 程 中 得 到均 匀 搅 拌 。 在 内 置 容 器 上 设 置 有 进 料 口 、 出 料 口 、 搅 拌 器 口 、 压 力 表 口 、 安 全 阀口 、 观 察 口 等 工 艺 接 口 。在 夹 套 上 设 置 两 个 蒸 汽 入 口 ， 夹 套 的 下 部 设 有 一 个 冷 凝 水 出 口 。 蒸 汽 进 入夹 套 后 ， 对 罐 体 内 的 酒 精 溶 液 进 行
3、 加 热 ， 蒸 汽 冷 凝 成 水 后 从 冷 凝 水 出 口 流 出 。1.2 设备开孔情况压 力 容 器 设 备 上 共 开 有 11 个 孔 ， 连 接 有 不 同 的 接 管 。 a 空 位 于 内 置 容 器 上封 头 的 中 心 ， 用 于 连 接 搅 拌 器 ； b、 e 孔 为 安 全 阀 孔 ， 同 样 位 于 内 置 容 器 封 头 上 ；c、 d 同 样 位 于 内 置 容 器 上 封 头 上 ， c 孔 用 于 设 置 温 度 表 ， d 孔 用 于 设 置 压 力 表 ；f、 g 孔 设 置 在 夹 套 上 ， 作 为 蒸 汽 入 口 ； h 孔 为 窥 镜 口 位
4、 于 内 置 容 器 罐 体 上 ；i 孔 为 进 料 口 ， 设 置 在 内 置 容 器 罐 体 上 ； j 孔 设 置 在 夹 套 封 头 上 ， 为 冷 凝 水 出 口 ；k 孔 设 置 在 内 置 容 器 的 下 封 头 ， 并 穿 过 夹 套 的 封 头 作 为 出 料 口 。沈阳航空航天大学 夹套罐设计 -第 2 页图 1.1 高效酒精回收装置简图2 设计参数的选取沈阳航空航天大学 夹套罐设计 -第 3 页2.1 设计压力设 计 压 力 ： (1-1)wPK式 中 ： 是 设 计 压 力P是 工 作 压 力w当 中 低 压 容 器 上 装 有 安 全 阀 时 ， 设 计 压 力 不
5、 小 于 工 作 压 力 的 （ 1.05-1.1） 倍 ， 求 得 容 器 和 夹 套 的 设 计 压 力 分 别 为 ：容 器 的 设 计 压 力 :1.10.9=0.99mpa awMpKP4.01.夹 套 的 设 计 压 力 ：1.11.5=1.65mpaaw6.2.2 设计温度根 据 设 计 条 件 已 知 ： 罐 内 的 工 作 温 度 为 100 ， 夹 套 内 的 操 作 温 度 为 饱 和蒸 汽 温 度 ， 查 饱 和 水 蒸 气 表 可 知 。 由 于 1MPa=10.19716kgf/cm2， 所 以 夹 套 的设 计 压 力 1.6510.19716=16.825kgf
6、/cm2 查2/730.619.06. cmkgfP表 得 约 为 164.2 203.4 。 圆 整 后 得 250 。 罐 内 的 设 计 温 度 取dT dT100 250 ， 夹 套 内 的 设 计 温 度 取 200 250 。2.3 材料的选择及许用应力确定夹 套 罐 的 材 料 选 择 普 通 碳 素 钢 钢 板 ， 钢 号 为 Q235-B， 钢 板 标 准 为 GB-3274， 使 用 状 态 为 热 轧 ， 厚 度 在 4.5 16mm。 许 用 应 力 根 据 夹 套 罐 的 设 计 温 度来 确 定 ， 查 化 工 容 器 及 设 备 简 明 设 计 手 册 该 种 钢
7、 材 在 和 250 下 的10许 用 应 力 为 94MPa 下 的 许 用 应 力 分 别 为 Mpa 和 Mpa 。35沈阳航空航天大学 夹套罐设计 -第 4 页2.4 焊缝系数焊 缝 系 数 表 示 由 于 焊 接 或 焊 缝 中 可 能 存 在 的 缺 陷 对 结 构 原 有 强 度 的 削 弱 的 程度 。 在 本 次 设 计 中 ， 压 力 容 器 为 钢 制 容 器 ， 且 所 有 的 焊 缝 均 为 相 当 于 双 面 焊 全 熔透 的 对 接 焊 缝 ， 并 经 过 100%全 部 无 损 检 测 ， 所 以 由 此 确 定 焊 缝 系 数 等 于1。2.5 附加厚度附 加
8、 厚 度 c=钢 板 负 偏 差 c1+腐 蚀 裕 度 c2容 器 的 圆 筒 壳 = =6.35mm 查 表 近mpDti 17.40326.10.99120029410.99似 取 厚 度 为 7mm 时 的 负 偏 差 为 0.6mm。0.28.夹 套 圆 筒 壳 = =11.51mm 查 表 近pti 21.15261.65130029411.65似 取 厚 度 为 12mm 时 的 负 偏 差 为 0.8mm。5.腐 蚀 裕 度 ，C此 次 设 计 中 的 罐 和 夹 套 的 厚 度 附 加 量 均 采 用 C2.1.021C=c1+c2=0.8+1=1.8mm沈阳航空航天大学 夹套
9、罐设计-第 5 页3 几何参数的确定3.1 描述设备的总体结构夹 套 罐 由 内 外 两 个 容 器 套 在 一 起 构 成 ， 内 置 容 器 是 由 竖 直 圆 筒 和 上 下 两 个 椭 球封 头 组 成 的 罐 体 ； 在 罐 体 的 外 面 有 一 个 比 罐 体 稍 大 的 夹 套 容 器 ， 夹 套 下 部 是 一 个椭 球 封 头 ， 上 部 在 适 当 高 度 采 用 圆 弧 过 渡 结 构 与 罐 体 连 接 。 在 罐 体 和 夹 套 之 间 形成 一 个 50mm 左 右 的 间 隔 。3.2 确定各封头参数罐 体 封 头 和 夹 套 封 头 均 选 标 准 椭 圆 形
10、 封 头 ， 选 取 罐 体 封 头 的 型 号 为JB/T4737-96， 夹 套 封 头 的 型 号 为 JB/T4737-95。 根 据 罐 体 的 公 称 直 径600mm1200mm 和 夹 套 的 公 称 直 径 700mm1300mm 查 表 可 得 封 头 各 参 数 ， 详 见 表3.1。表 3.1 罐体封头参数公称直径/ mm 曲面高度/ mm 直边高度/ mm 内表面积/ m2 容积/ m3罐体封头 6001200 150300 4040 0.4641.71 0.03960.0272夹套封头 7001300 175325 40 40 0.617 1.99 0.06030.
11、3413.3 筒体高度及体积罐 体 高 度 包 括 筒 体 高 度 和 封 头 高 度 ， 取 筒 体 高 度 为 内 直 径 的 2 倍 ， 得 筒 体高 度 2400mm， 罐 体 的 总 高 度 为1H(3-1)12Hh式 中 h1 为 椭 球 封 头 高 度 ， mm；H1 为 筒 体 的 高 度 ， mm；沈阳航空航天大学 夹套罐设计-第 6 页封 头 的 高 度 是 曲 面 高 度 和 直 边 高 度 之 和 ， 即 h1=190 mm340mm。根 据 公 式 3.1 得 罐 体 高 度 为 2400+2340=3080mm158Hm查 相 应 手 册 ？ ？ 得 出 公 称 直
12、 径 为 600 1200mm， 高 为 1m 2.4m 的 圆 筒 柱体 体 积 为 0.283 2.714， 则 筒 体 的 体 积 （ 废 话 ） ，m 3 .V筒 体 封 头 的 体 积 为 0.027231.96V。 2.714+20.0272312 419.036.4m罐 的 总 体 积=2.7684hh1h23.4 夹套高度、体积及传热面积夹 套 的 焊 缝 高 度 比 液 面 高 度 低 10mm 左 右 ， 酒 精 的 填 充 系 数 为 0.8， 夹 套筒 体 高 度 的 计 算 按 照 公 式 ：（ 3-2）2 /8.0）（ 封 头DnVh式 中 夹 套 筒 体 高 度 （ mm） ；罐 体 封 头 体 积 （ ） ；封 头V3罐 体 体 积 （ ） ；3罐 体 的 公 称 直 径 （ mm） ；Dn=0.4192 2.7684 ， =0.0272 0.0396 ， =1200 600 ， 带V3封 头VDnm沈阳航空航天大学 夹套罐设计-第
